作者解读丨中科院动物所: Nasonia-微生物组关联: 进化全基因组学研究模型(国人佳作)

编译：微科盟R.A，编辑：微科盟居居、江舜尧。

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导读  

近年来，随着微生物研究技术的发展，微生物群研究受到广泛关注。寄生蜂属Nasonia是研究昆虫行为、发育、进化遗传学、物种形成和共生关系的良好模式生物。本综述描述了Nasonia-微生物组相互作用领域的主要进展。概述了Nasonia作为微生物组研究的模式生物的优势，列出了研究Nasonia微生物组的研究方法，并讨论了Nasonia微生物组研究的最新发现。本文对Nasonia-微生物组关系复杂性的总结将有助于更好地理解动物与其微生物组之间的相互作用，并为今后Nasonia-微生物组相互作用相关研究建立明确的研究方向。

论文ID

原名：Nasonia–microbiome associations: a model for evolutionary hologenomics research

译名：Nasonia-微生物组关联：进化全基因组学研究模型

期刊：Trends in Parasitology

IF：10.528

发表时间：2022.12.7

第一作者：朱正宇，刘彦君

通讯作者：王关红

通讯作者单位：中国科学院动物研究所

DOI号：10.1016/j.pt.2022.11.005

综述目录

1 金小蜂是研究动物-微生物组相互作用的模型

2 金小蜂的微生物特征

3 微生物群对金小蜂适应性的影响

4 单个Nasonia基因抑制Wolbachia密度

5 Nasonia与微生物组之间的系统共生关系

6 结语

主要内容

1 金小蜂(Nasonia) 是研究动物-微生物组相互作用的模型

微生物群存在于生物体内部和表面。由于与微生物群长期共存，各种宿主生理和生化功能(发育、生理、生态相互作用和进化多样性)与微生物密切相关。到目前为止，科学家们已经开发了许多昆虫系统来研究微生物组。与哺乳动物相比，昆虫易于饲养，生命周期短，后代数量多，研究伦理问题少。这使得昆虫成为研究和进一步发展宿主-微生物组相互作用研究的理想系统。

寄生蜂属Nasonia(也称为“宝石黄蜂”)是昆虫发育、进化遗传学、物种形成和昆虫-微生物组相互作用的良好模式生物。金小蜂的生活史分为四个阶段。成年雌性金小蜂注射毒液杀死寄主蝇，金小蜂在蝇蛹内产卵。金小蜂的卵、幼虫和蛹阶段都在蝇蛹内发育。新生的成虫在蝇蛹内交配产卵(图1)。在生长发育过程中，金小蜂处于一个相对封闭的系统，寄主很容易购买并进行标准化饲养。此外，低饲养成本、低资源消耗、大量后代以及短(约2周)和不重叠的世代有助于金小蜂成为一种成熟的，实验室里易于管理的昆虫。金小蜂的滞育期长达2年，并可能受到各种环境因素的影响，例如光周期和温度。滞育不仅延长了昆虫的寿命，而且由于具有长期储存的能力，也便于研究适应性状的遗传。几种金小蜂物种(Nasonia vitripennis、Nasonia longicornis和Nasonia giraulti)的基因组已被测序，并且可以使用RNA干扰(RNAi)和成簇规律间隔短回文重复序列/Cas9(CRISPR/Cas9)的功能遗传工具进行基因编辑。这些特征使Nasonia黄蜂成为研究进化和发育的优良遗传模式生物。此外，金小蜂具有单倍体性别决定系统，其中未受精卵发育为单倍体雄性，而受精卵发育为二倍体雌性。这种单倍体遗传特征适合有效的基因分型、突变筛选和基因相互作用的评估，而不会增加遗传优势的复杂性。

图1. 金小蜂的生命周期。天数表示相应发育期的持续时间。褐蛹是寄主蝇蛹。蛹上的黄色帽表示蛹内发育中的内部组织。蛹上的形状表明金小蜂处于不同的生命阶段。

该模型在昆虫生物学研究中取得了重大进展，其生物学优势至关重要。此外，可以通过既定的协议获得无菌金小蜂(BOX 1)，这使得金小蜂成为探索宿主-微生物组相互作用的动态模型系统。无菌蜂对于研究微生物组对宿主的影响至关重要。据报道，使用无菌技术，微生物组参与了金小蜂的物种形成和全基因组进化。金小蜂模型系统已被用于研究与宿主相关微生物组的功能和进化相关的几个重要问题。本文概述了该系统的重大进展。

BOX 1. 无菌Nasonia系统。

无菌饲养技术推动了昆虫微生物组和人类肠道微生物组研究的快速发展。无菌动物被定义为体内外没有任何微生物的特殊生物体，现有的检测方法无法检测到微生物。巴斯德最初认为无菌动物不可能存在于自然界中。但目前，在实验室中通过人工方法获得的无菌系统已在小鼠和许多昆虫中大规模使用(图I)。金小蜂体外无菌喂养系统于2012年首次开发，这有助于深入研究金小蜂-微生物组相互作用，并能够发现金小蜂中的特定微生物功能。无菌金小蜂的生产分两个主要步骤：(i)胚胎灭菌和(ii)体外为幼虫提供无菌食物。然而，Brucker和Bordenstein在2012年开发的体外培养工艺引入了抗生素和漂白剂、胎牛血清等物质，这些物质都对N. vitripennis有潜在危害。Shropshire等人采用滤网杀菌代替抗生素，去除残留的漂白剂和胎牛血清以优化无菌饲养方案，不影响幼虫生长发育。遗憾的是，这种方法仍然存在一些缺点，例如工作量大、消耗大，容易导致胚胎、幼虫和闭合蛹溺死、摄食不足或干燥。最近，由Wang和Brucker创建的金小蜂幼虫饲养培养基不仅降低了成本(用聚丙烯网片代替3毫米孔径的透孔聚酯膜)，并减少了培养基消耗(每天每孔仅50 μl新鲜培养基而不是250 μl)，而且去除了可能对N. vitripennis有害的物质，进一步提高了幼虫对成虫的存活率。这种方法的改进有助于将N. vitripennis发展为微生物组研究的模型。

图I. 无菌Nasonia饲养过程。经过漂白处理的无菌金小蜂胚胎(灰色椭圆形)放置在24孔板中，在板上添加配制好的金小蜂饲养培养基(NRM，黄色)。然后，随着蜂的发育，生物体每天被转移到具有新鲜NRM的新孔中。大约16天后，将获得无菌的金小蜂成虫。

2 金小蜂的微生物组特征

已描述了三种Nasonia物种N. vitripennis、N. giraulti和N. longicornis的幼虫、蛹和成虫的细菌多样性。幼虫以微生物群落相对简单的蝇蛹组织为食。当金小蜂成熟为蛹和成虫时，细菌种类的多样性增加。Nasonia的整体细菌多样性与大多数昆虫相似，门水平上约有74.4%的变形菌门，15.7%的放线菌门和9.5%的厚壁菌门。对其不同发育阶段的微生物群落分析表明，Providencia和Proteus这两个属是3种蜂物种中观察到的最具优势的操作分类单元(OTUs)。为探究细菌的空间分布，对3种成虫进行了荧光原位杂交实验(FISH)。FISH分析表明，后肠是三种成年金小蜂中细菌密度较高的主要器官。目前在Nasonia黄蜂中发现的两种主要的可遗传共生菌Wolbachia pipientis和Arsenophonus nasoniae也有广泛的研究。野生的Nasonia蜂全身感染Wolbachia，也可以与A. nasoniae合并感染。Wolbachia可引起细胞质不亲和(CI，根据母本和父本感染状态，特定杂交的后代死亡)，而A. nasoniae可引起雄性死亡(MK，受感染雄性后代的特定死亡)。它们的传播方式不同，Wolbachia通过卵巢传播，而A. nasoniae具有多种传播方式。一些A. nasoniae菌株通过环境传播，一些将微生物转移到卵表面，另一些则通过母体遗传通过卵细胞质传播。

3 微生物群对金小蜂适应性的影响

宿主相关微生物群研究使人们认识到微生物可以影响宿主适应性特征的许多方面。由于无菌金小蜂饲养和其他生物学研究技术的进步，确定了Nasonia蜂中某些微生物的作用，例如 Wolbachia 介导的CI、微生物群介导的农药抗性，以及微生物群在滞育期间营养分配中的作用。在随后的文章中，我们讨论了微生物对金小蜂适应性的影响。

3.1 Wolbachia-Nasonia相互作用

Wolbachia属于α-变形菌门，广泛存在于双翅目、半翅目、同翅目、膜翅目、鳞翅目、直翅目等十余目150万~500万种昆虫中，以及啮齿动物。Wolbachia在自然界中分布广泛，通常对雌性健康有积极贡献，特别是因为母体传播是其宿主种群传播的主要途径。同时，Wolbachia可以操纵其宿主的繁殖(图2A)。不同的Wolbachia菌株可能以不同的方式操纵宿主，包括CI、孤雌生殖(PI，雌性无性繁殖)、MK和雌性化(遗传雄性作为雌性进行身体发育和繁殖)。其中，CI是Wolbachia对宿主繁殖操纵最常见的类型，已鉴定出两种类型的CI(单向CI和双向CI)。单向CI是指感染Wolbachia的雄性与未感染雌性交配，受精卵无法发育。相比之下，感染Wolbachia的雌性和未感染的雄性交配可以产生正常有活力的后代。双向CI是指感染了不同的、不相容的Wolbachia菌株的雄性和雌性个体发生交配，从而产生细胞质不育。换句话说，感染不同 Wolbachia 菌株的雄性和雌性配子融合形成受精卵，然后表现出不同程度的活力。单向CI和双向CI的根本原因都是由共生细菌Wolbachia引起的受精卵发育受损。

先前的研究发现，金小蜂物种自然携带11种不同的Wolbachia菌株，来自超群A和B N. vitripennis携带两种Wolbachia菌株，而其他三种金小蜂物种(N. longicornis、N. giraulti和Nasonia oneida)则是三重感染(被三种不同的Wolbachia菌株感染)。具有不同Wolbachia菌株的金小蜂物种之间的受精屏障与该分支中新宿主物种的快速形成密切相关。这种物种形成是由于种内精子优势的存在，这会产生种间受精屏障并导致基因交换受阻，从而促进新物种的快速形成。例如，对N. giraulti和N. longicornis的研究表明，当它们各自的Wolbachia菌株存在时，杂交种基本上是不育的。然而，当Wolbachia感染用抗生素治愈后，出现了可育的杂交后代，这表明金小蜂的Wolbachia能够引起生殖隔离。这表明Wolbachia诱导的金小蜂生殖隔离会阻碍物种之间的基因流动，这很可能发生在物种形成的早期阶段。

图2. 金小蜂-微生物相互作用研究的最新进展。

(A)微生物-核不亲和和细胞质不亲和通过阻止携带特定遗传元件的某些个体之间产生可存活的后代来促进金小蜂物种形成。wA，Wolbachia携带者；–，未感染Wolbachia的个体。不同颜色的染色体代表细胞核中的不同基因。包裹在不同颜色中的微生物群代表了物种之间的个体微生物差异。(B)在低浓度阿特拉津的多代连续暴露下，宿主基因组及其微生物群的共同进化是可以证明的。圆形双向箭头内的阿特拉津导致金小蜂基因组与金小蜂微生物组的共同进化。(C)三种金小蜂表现出反映其微生物群的系统发育。(D) Hologenome代表宿主及其微生物基因组的总和。棕色框表示个体所有微生物群的基因组。

3.2 微生物群介导农药抗性

已知一些宿主及其相关的“微生物组”密切相关，以至于它们通常被描述为“holobiont”单元。Wang等人证明，连续多代暴露于低浓度的阿特拉津农药可引起微生物群的变化，并且这种变化使金小蜂宿主产生了农药抗性。实验暴露于外源性异养菌会导致母体传播的金小蜂微生物组发生改变，并有助于阿特拉津耐药性(图2B)。一旦阿特拉津暴露导致微生物组发生遗传变化，改变的微生物组就不太可能恢复到原生微生物群落。这可能是由于缺乏原生微生物群落的环境库或缺乏维持新微生物群落的选择性成本。

通过微生物分离和培养，从这些耐药宿主中成功分离出两种微生物(Serratia marcescens NVIT01和Pseudomonas protegens NVIT02)(BOX 2)。进一步的实验表明，阿特拉津耐药性至少是由这两种稀有细菌的代谢能力赋予的。这项工作以金小蜂为模型，发现微生物群落可以通过外部环境压力改变，并且改变的微生物群落可以帮助宿主适应压力。此外，先前在农业中已经证明，害虫抗性与微生物组密切相关。未来值得考虑和解决的一个关键问题是，持续暴露于农药是否会引起微生物群落的持续变化，从而导致耐药性增强。

BOX 2.微生物的分离、培养和定位。

微生物的分离、培养和定位过程是发现微生物新物种、基因和功能的基础。这些技术和工具对于研究金小蜂-微生物相互作用必不可少。金小蜂微生物分离培养的主要步骤如下。首先，收集一定数量的蜂，并用70%乙醇对其表面消毒1分钟。然后，使用0.01M磷酸盐缓冲盐水(PBS)进行冲洗，20μl 1*PBS重悬。最后，将悬浮个体均质并接种于相应的培养基中。Cross等人使用这种方法分离和培养了金小蜂肠道细菌Providencia rettgeri和Proteus mirabilis，它们在金小蜂中丰度很高。新分离株的特征表明，P. mirabilis形成的生物膜比P. rettgeri更强，并且在共培养时，P. mirabilis优于P. rettgeri。同样，Wang等人通过实验进化生物学获得了对农药具有抗性的N. vitripennis菌株，并分离出两种可以代谢阿特拉津的稀有细菌，S. marcescens NVIT01和P. protegens NVIT02。这些实例反映了该研究方法的适用性和重要性。此外，最常见的微生物定位策略是荧光原位杂交(FISH)。在该技术中，使用物种特异性荧光DNA探针靶向16S rRNA基因的特征区域以匹配目标物种。该技术不仅可以帮助纵向比较宿主中不同细菌的相对丰度，还可以通过多个荧光标记同时可视化多种细菌物种并观察其空间分布。

3.3 滞育期间 微生物养分分配的作用

金小蜂可能会经历长达2年的滞育。这一特性不仅有助于样品的长期保存，还有助于解决实际应用中天敌昆虫的储存、运输和发育控制等问题。众所周知，昆虫在滞育过程中会提前积累大量的低温保护物质和能量物质，如碳水化合物、氨基酸和脂肪。这种积累伴随着代谢抑制、抗应激能力的提高以及特定基因和蛋白质的表达。然而，关于滞育下宿主-微生物相互作用的报道很少。为了探索微生物组存在与否对金小蜂营养状况的影响，Dittmer和Brucker研究了4龄非滞育幼虫、4龄滞育幼虫以及在6℃低温条件下滞育1、3和6个月后微生物组在宿主营养分配中的作用。常规滞育幼虫和非滞育幼虫和与早期滞育幼虫之间葡萄糖、甘油和甘油三酯的营养水平相似。相比之下，常规幼虫的葡萄糖水平在滞育初期增加了2.5倍，而不育幼虫的葡萄糖水平从滞育后1个月开始下降。滞育1-6个月，不育幼虫的葡萄糖和甘油水平显著低于正常幼虫。此外，除滞育后1个月外，常规幼虫的蛋白质水平在所有时间点均显著降低，而滞育不育幼虫的蛋白质水平随时间逐渐升高，滞育不育幼虫在滞育3个月和6个月后蛋白质水平高于常规幼虫。此外，常规和无菌幼虫的甘油三酯通常较低，滞育开始后甚至更低。这些结果表明，微生物群在滞育期间，特别是在低温条件下，在N. vitripennis的营养分布、动员和代谢中起着重要作用。

这项研究首次确定了微生物组在滞育期间营养分配和动员中的功能作用。这也是首次证明滞育对微生物群具有转移效应，表明应将滞育菌群视为决定滞育生理学的附加因素。然而，幼虫滞育引起的微生物组改变对宿主适应性的影响尚不清楚，这需要在未来的研究中得到证实。

4 单个Nasonia基因抑制Wolbachia密度

微生物效价的调控基于宿主遗传、环境和微生物相互作用等因素。鉴于宿主-微生物组相互作用和肠道微生物可塑性领域的现有知识，我们有理由相信，通过某些方式操纵微生物群的变化可以让我们预测微生物功能，甚至有助于控制宿主适应能力和相关疾病治疗方法的变化。例如，一个潜在的应用是改变特定微生物的丰度以观察宿主适应性的变化。

细胞内微生物的母体传播是建立一些长期亲密共生关系的关键。Wolbachia的有效母体传播和宿主生殖控制通常依赖于宿主中足够高的Wolbachia密度，但Wolbachia种群过多会影响宿主寿命。由于Wolbachia滴度在近亲金小蜂物种之间存在差异，Funkhouser-Jones等人通过正向遗传学、转录组学和细胞学绘制了两个通过母体效应抑制细菌滴度的数量性状位点。随后通过精细定位和敲除实验鉴定出了Wolbachia密度抑制基因(Wds)，该基因主要控制Wolbachia滴度。这种母体效应基因的发现证明，单个基因的等位基因之间相对较小的遗传差异可以控制共生生物的母体传播。这项工作进一步表明，在不到100万年的时间里，调节细菌母体传播的基因通过达尔文选择经历了简单的遗传变化。细胞内共生体的母体传播也可以有简单的遗传基础，自然选择可以迅速塑造无脊椎动物中母系效应基因共生体密度抑制的进化。未来的研究需要关注该基因影响Wolbachia密度的具体机制，并进一步探索这种机制是否存在于其他昆虫-Wolbachia共生中。

5 Nasonia与微生物组之间的系统共生关系

系统共生被定义为宿主相关微生物群落的生态相关性，与宿主物种的系统发育平行，可以概括为宿主系统发育-微生物群落关系。先前的研究发现，微生物群落之间的关系反映了其Nasonia宿主在多个发育阶段的系统发育关系(图2C)，微生物群落的组成和功能与宿主进化密切相关。将不育金小蜂幼虫暴露于常规饲养的种内或种间幼虫的热灭活微生物群中，并通过发育和存活率测量其生活史的变化。暴露于种内微生物群的幼虫的适应性高于暴露于其他宿主微生物群的幼虫。这项研究提供了证据，证明宿主-微生物群相互作用产生的表型选择压力可能是该属系统共生模式的基础。鉴于认识到宿主-微生物组相互作用的重要性和复杂性，术语“holobiont”现在经常被用来指代宿主及其微生物共生体，而“hologenome”包括holobiont的基因组(图2D)。除了宿主细胞核相互作用和宿主基因-环境相互作用外，基因-微生物与共生肠道微生物群有益成员的相互作用可导致Nasonia幼虫种间杂交种的严重致死率(图2A)。因此，我们可以将系统共生微生物组理解为宿主生物共适应基因组的补充，而不是任意的混合体。这也支持了微生物组和宿主基因组代表一种共适应“hologenome”的观点。

许多研究表明，宿主遗传和肠道微生物并非完全独立，而是彼此之间存在广泛而复杂的相互作用。“hologenome”理论为我们理解生物体提供了新的视角和范式(图2D)：所有植物和动物都是由宿主和相关微生物组成的“holobionts”，它们的共生、共代谢和共进化关系可以共同影响宿主性状。Wang等人通过将N. vitripennis暴露于阿特拉津85代，证明农药不仅介导微生物组的适应性变化，使宿主获得新的性状(阿特拉津抗性)，而且还诱导宿主基因组的选择压力，改变了宿主的基因表达和免疫反应(图2B)。例如，在阿特拉津暴露人群中鉴定出具有选择特征的候选基因组区域。无法辨别这种选择是由于阿特拉津暴露，微生物组改变还是两者的结合。将阿特拉津暴露组的微生物群移植到对照组(BOX 3)，导致金小蜂存活率显著降低。这些结果表明，N. vitripennis种群经历了一段适应期，以适应新的微生物组并形成新的宿主-微生物组平衡。这项工作首次使用实验进化方法验证了Nasonia宿主-微生物组的共同进化，并进一步推动了holobiont进化动力学的发展。尽管如此，目前的共生全基因组学研究主要集中在简单的代表性生物上，并且在哺乳动物中进行的系统研究和明确的实验证据相对较少。其他生物的共生全基因组学研究将是一个重要的研究方向。

BOX 3.微生物移植。

微生物移植是研究金小蜂系统共生和微生物组-宿主相互作用机制的一种强有力的生物学验证方法。以金小蜂为研究模型，微生物移植的主要步骤如下。首先，使用体外饲养系统饲养不育的金小蜂。微生物通过过滤器过滤和离心从金小蜂中纯化。然后将沉淀悬浮在无菌PBS溶液中并喂给受体宿主。这种微生物移植方法可以验证微生物在宿主中的作用，被广泛应用于宿主-微生物组相互作用的研究。例如，这种研究方法可以揭示金小蜂暴露于种间微生物的发育和生存成本。此外，微生物移植已在临床上用于人类治疗许多疾病。未来，可能会有越来越多的研究使用这种方法研究微生物组-昆虫相互作用。

同样，在Nasonia的系统共生研究中，微生物群落的组成和功能与宿主进化密切相关。宿主微生物群如何聚集和进化是微生物生态学研究的重要问题之一。关于这一问题的研究已经反复证明了系统共生模型，该模型也可以表示为宿主期微生物组成的系统发育信号(相关物种彼此相似的趋势)。简单而言，系统发育信号越高，宿主-微生物系统发育生态相关性就越高。这种模式表明，宿主-微生物组相互作用引起的表型选择压力可能是系统共生的一个潜在基础。在病毒方面，Leigh等人通过对三种不同寄生蜂金小蜂物种、金小蜂的一个细胞核渗入系和面粉蛾外群Ephestia kuehniella的纯化病毒群落的宏基因组测序，发现病毒宏基因组与昆虫系统发育之间存在完全的系统共生关系。它揭示了病毒宏基因组中系统共生的第一个完整证据，将系统共生从肠道细菌扩展到宿主病毒组水平。综上所述，这些金小蜂系统共生研究为“hologenome”的概念提供了新的证据，表明物种可以在存在特定表型性状的情况下由宿主-微生物组相互作用指导进化，并且这一过程通过自然选择得到加强。但也有一些学者认为，微生物群不可能完全遗传给下一代，全基因组不能在物种形成过程中作为自然选择的独立单元。这就是为什么这个概念存在争议的原因，但它可以在未来的研究中使用实验进化生物学方法进行探索。这种方法在统一进化论的丰富和发展中起着重要作用。

近年来，在蟑螂、白蚁、蚊子、头足类龟蚁和蜜蜂等其他昆虫中也报道了系统共生。对这些昆虫共生体的研究发现，系统共生可能是由于随机和/或确定性的进化和生态力量。例如，由于微生物群落的随机扩散或宿主迁移，可能会引起生存的变化。系统共生也可以通过改变宿主的生态和饮食生态位而形成。它定义了宿主进化关系与微生物多样性之间的联系，可以量化并应用于整个生命系统。达尔文的进化论强调，个体差异经过长时间的积累会形成更高层次的差异，如生殖隔离的出现、导致种群分化，随之而来的是物种形成。然而，达尔文的理论强调自然选择在变异积累中的作用，现代生物学研究发现，宿主进化过程(如物种形成)受微生物共生的影响比通常认为的要大。在holobiont理论中，当外部选择性压力作用于宿主时，微生物组可以快速适应新环境来做出反应，这反过来又对宿主产生新的压力以适应改变的微生物组。尽管存在争议，但一些结果表明微生物群在进化中起着重要作用。宿主在特定环境中的适应性并不总是其进化路径的唯一决定因素，因为微生物组可能能够通过对外部环境本身的反应来帮助宿主获得新的特征。这种微生物适应可能在宿主种群水平上赋予高水平的表型多样性。因此，系统共生的研究对理解宿主-微生物组相互作用具有重要意义，未来对系统共生因果关系的研究将成为进一步了解其进化、遗传和分子基础的桥梁。

这些发现丰富了金小蜂的系统发育关系，强调了宿主进化关系在微生物群组成中的重要性，并为宿主-微生物相互作用提供了有价值的见解。此外，在金小蜂中，Wolbachia的研究为其生殖操纵和应用于传染病控制提供了基础理论支持。自Nasonia于1948年首次被描述以来已经被研究了几十年。我们在图3中总结了上述具有代表性的Nasonia-微生物相互作用的研究结果。

图3. Nasonia-微生物相互作用的研究历史和主要研究进展。每个方框总结了一项关于Nasonia的重要发现，该发现有助于理解宿主-微生物相互作用。

结语

鉴于啮齿动物和其他哺乳动物模型在伦理和实践上的局限性，昆虫模型系统为实验生物学研究提供了大量的可替代选择。除金小蜂外，许多昆虫已被广泛用于宿主-微生物群相互作用领域。例如，果蝇由于其易于实验室管理、生成时间短和可育无菌果蝇模型，是一种具有已建立的宿主和代表性共生细菌遗传操作技术的优良模型。此外，蜜蜂的各种生物学优势及其巨大的经济价值导致了广泛的研究，其简单而特异性的肠道微生物群落促进了微生物体外培养以及无菌个体的微生物回填实验。此外，疟疾、登革热、黄热病、寨卡病毒和基孔肯雅热等蚊媒疾病在世界许多地方仍然猖獗。利用高度多样化和动态的蚊子微生物群，已经努力开发新的安全有效的工具(如Wolbachia)以对抗各种蚊媒疾病。昆虫微生物组研究最常见的模型(果蝇、蜜蜂、蚊子等)已经因其生物学优势或应用而进行了研究，但这些模型也有局限性。即使是目前在各个领域都非常有研究的果蝇，仍然有一些微生物遗传转化方法尚未开发。同样，金小蜂的内寄生特性决定了它不能将不育个体遗传给下一代，而在发育阶段对宿主操作的局限性也限制了研究领域。

越来越多的研究表明，这些共生微生物不仅仅是宿主中的简单“乘客”，而是在生理上(包括免疫反应、行为、代谢和疾病)发挥着关键作用。微生物组功能和后果的不断发现迫使我们对整个宿主-微生物系统采取系统的方法。这种方法对应于另一个大胆的概念：holobiont，一个由数千种微生物及其宿主组成的新实体，其集体基因组称为全基因组。holobiont理论仍有很大争议，而Nasonia是一个很好的系统，研究人员可以在其中进行实验进化生物学实验。迄今为止的研究表明，生殖隔离和物种形成可以通过外源性选择压力来实现。然而，关于金小蜂微生物群功能、进化和物种形成的研究仍有待推进。金小蜂微生物的研究还需要进一步推进，需要开发新的研究方向，以充分利用这种优良的模式生物，为生命科学的基础理论做出持续有意义的贡献。